ABSTRACT Land-use changes from native pastures to forest plantations in humid temperate areas have raised concerns about their potential impact on the environment. This study aimed to assess the effects of such changes on soil water properties, focusing on the impact of the forest species planted and their relationship with changes in soil C content. Specifically, we aimed to identify the development of surficial soil hydrophobicity and changes in soil water holding capacity. A long-term forest experiment with variable planting densities (816, 1111, and 2066 trees ha-1) of Eucalyptus grandis Hill ex Maiden and Pinus taeda L. was established in 2004 on native pasture vegetation. Undisturbed soil samples (0.00-0.03 m soil layer) were extracted from the experiment and surrounding pastures and soil water repellency was determined by the water drop penetration time (WDPT) method at three soil matric potential levels (SMP). Bootstrapping was used to test if the sample size was sufficient to obtain robust results. Replacing native pastures with forest plantations significantly increased surficial soil hydrophobicity, which was more pronounced under Eucalyptus grandis than under Pinus taeda. Soil water repellency increased with decreasing SMP, particularly in land-uses that generated higher initial hydrophobicity. Additionally, the soils under forest cover had less water retention capacity than those under pastures at each SMP, with larger differences when the soil was dried to more negative SMP. More research is necessary to determine if soil alterations from converting native pastures to forest plantations in temperate climates will lead to a significant decrease in soil water holding capacity and an increase in hydrophobicity at deeper depths. Landuse Land use environment properties content Specifically longterm long term 816, 816 (816 1111 206 ha1 ha 1 ha-1 L 200 vegetation 0.000.03 000003 0.00 0.03 0 00 03 (0.00-0.0 layer WDPT (WDPT SMP . (SMP) results landuses land uses Additionally depths 81 (81 111 20 ha- 000 0.000.0 00000 0.0 003 (0.00-0. (SMP 8 (8 11 2 0.000. 0000 0. (0.00-0 ( 0.000 (0.00- (0.00 (0.0 (0. (0

Aggregate stability (AS) is a key factor controlling soil erosion risk and compaction. The main objective of this work was to explore the impact of soil physical and chemical properties on AS in Mollisols, using Le Bissonnais method. To achieve this goal, 16 soils were selected to represent a range in soil physicochemical properties. Sand, Mg and organic carbon contents explained a high proportion of variability in AS. Crop rotations that increased soil C would aid in preventing losses in AS, although a decreasing response was observed for two of the evaluated mechanisms of AS.

La estabilidad de agregados (EA) es determinante de la susceptibilidad del suelo a la erosión y compactación. Con el objetivo de evaluar el impacto de las propiedades físico-químicas en la EA de Molisoles, se seleccionaron 16 sitios, de diversa composición físico-química, en los cuales se determinó la EA mediante la técnica de Le Bissonnais. Un alto porcentaje de la variabilidad de la EA se debió al contenido de arena, Mg y Carbono. Rotaciones que permitan aumentar el COS, ayudarían a prevenir pérdidas en la EA, aunque estos aumentos son de tipo decreciente para dos de los mecanismos de EA evaluados.

Soil erosion is a widely recognized problem. However, it is difficult to evaluate, reliably and accurately, the magnitude and rate of soil erosion at a field and watershed level. The Water Erosion Prediction Project (WEPP) is a continuous simulation tool, being capable of quantifying sediment and runoff processes at the field and watershed level. The objective of this study was to compare measured and simulated runoff in a watershed and estimate the sediment yield for different crop rotations using the WEPP model. The study was carried out in a small agricultural watershed of 27 ha, with Wheat/Soybean 2nd-Maize-Soybean crop rotation, near Paraná, Entre Ríos. Estimated soil losses from five crop rotations were compared: Continuous Soybean, Wheat/Soybean 2nd, Continuous Maize, Maize-Soybean-Wheat/Soybean 2nd and Cover crop/Maize-Soybean-Wheat/Soybean 2nd. Nash & Sutcliffe efficiency coefficient of index (E), regression analysis (R²), and analysis of variance were used for data analysis. Measured runoff water and WEPP simulated values were highly related (R² = 0.79), when analyzing 2012 and 2013 data set; with high variability in the total annual precipitated rain (1352.6 and 851.6 mm, respectively). Model efficiency was higher than the mean of the measured data (E = 0.66), which shows that, in the data set, WEPP was able to take into account climatic variability. Within the actual crop rotation, the agricultural watershed shows no observable signs of water erosion. Sediment yield simulated by WEPP was 4.8 Mg ha-1 yr-1, indicating an acceptable estimation. In the five crop rotations simulated, soybean monoculture presented the highest water runoff and soil loss. This may be because when higher volumes of water runoff are produced, water tends to concentrate on channels causing further interrill and rill erosion carrying higher amounts of sediments. The crop rotation that included cover crops reduced estimated runoff water and sediment production.

La erosión del suelo es un problema ampliamente reconocido. Sin embargo, resulta muy difícil evaluar de manera fiable y precisa la magnitud y la tasa del proceso a nivel de lote y de cuenca. El modelo Water Erosion Prediction Project (WEPP) es una herramienta de simulación continua, capaz de cuantificar los procesos de remoción de sedimentación y escurrimiento a nivel de lote y cuenca. El objetivo de este estudio fue comparar el escurrimiento medido en una cuenca con el simulado mediante el modelo WEPP y estimar la producción de sedimentos para diferentes rotaciones. El estudio se realizó en una cuenca agrícola de 27 ha con rotación Trigo/Soja 2ª-Maíz-Soja, y se la comparó con Soja continua, Trigo/Soja 2ª, Maíz continuo, Maíz-Soja-Trigo/ Soja 2ª y Cultivo de Cobertura/Maíz-Soja-Trigo/Soja 2ª. Los resultados fueron analizados mediante el coeficiente de eficiencia de Nash & Sutcliffe (E), análisis de regresión (R²) y análisis de varianza. Al analizar el conjunto de datos para los años 2012 y 2013, con alta variabilidad en el total anual precipitado (1352.6 y 851.6 mm, respectivamente), se observó una buena relación entre los valores de escurrimiento medidos y los simulados por WEPP (R²= 0.79), mientras que la eficiencia del modelo fue superior a la media de los datos medidos (E=0.66). Esto demuestra que, en el conjunto de los datos, WEPP fue capaz de absorber la variabilidad climática de forma eficiente. La producción de sedimentos estimada mediante WEPP para la rotación actual fue de 4.8 Mg ha-1 año-1, valor considerado adecuado teniendo en cuenta que la cuenca no presentó signos visibles de erosión hídrica. En las 5 rotaciones simuladas, el monocultivo de soja presentó las mayores pérdidas de agua por escurrimiento y de suelo por erosión. Esto podría deberse a que, al ser elevado los volúmenes escurridos, el agua se encauce provocando además de erosión laminar, erosión en surcos, transportando así mayor cantidad de sedimentos. La rotación que incorporó cultivo de cobertura redujo el escurrimiento y la producción de sedimentos.

Resumen: El intervalo hídrico óptimo (IHO) fue propuesto como un indicador de calidad física de suelo que integra en un único parámetro los efectos de la aireación, la resistencia a la penetración y el contenido de agua del suelo sobre el crecimiento vegetal. El objetivo del presente estudio fue evaluar el IHO, conjuntamente con otras propiedades físicas del suelo, bajo diferentes sistemas de rotación y fertilización. Las determinaciones se desarrollaron en un Brunosol éutrico típico en Colonia, Uruguay, sobre un experimento de largo plazo de rotaciones agrícola-pastoriles, iniciado en el año 1963. Los tratamientos evaluados fueron: a) agricultura continua sin fertilización (ACs / Fert); b) agricultura continua fertilizada (AC); c) rotación de cultivos y pasturas con 50 % del tiempo bajo cultivos (50 % Cult) y d) rotación de cultivos y pasturas con 33 % del tiempo bajo cultivos (33 % Cult). El IHO disminuyó debido al incremento en la intensidad agrícola, variando entre 0,08 y 0,02 cm3 cm-3 para los tratamientos 33 % Cult y ACs / Fert respectivamente, permitiendo detectar un deterioro en la calidad física de los suelos. El análisis de los límites que conforman el indicador permite entender las posibles limitantes a las que se enfrentan los cultivos, mostrando que la aireación y resistencia a la penetración resultan más limitantes a mayor intensidad de uso agrícola del suelo.

Summary: The least limiting water range (LLWR) has been proposed as an indicator of physical soil quality that integrates aeration, penetration resistance, and soil water content effects on plant growth in a single parameter. The objective of this study was to evaluate the LLWR along with other soil physical properties under different rotation and fertilization treatments. The research was conducted on a typic Argiudoll, in Colonia, Uruguay, in a long-term crop-pasture rotation experiment started in 1963. The treatments evaluated were: a) continuous agriculture without fertilization (ACs / Fert), b) fertilized continuous agriculture (AC), c) crop-pasture rotations with 50 % of the time under crops (50 % Cult), and d) crop-pasture rotations with 33 % of time under crops (33 % Cult). The LLWR decreased with increasing cropping intensities, ranging between 0,08 and 0,02 cm3 cm-3 for treatments 33 % Cult and ACs / Fert, respectively. Thus, the LLWR allowed assessing a decline in soil physical quality. The analysis of the limits of the LLWR allowed understanding the possible physical restrictions that would be affecting plant growth, showing that aeration and resistance to penetration become increasingly limiting with higher cropping intensities.

Soil degradation due to water erosion affects the productive potential of arable lands. This problem is magnified by undulated landscapes, intense rains, and high frequency of soybean crops in Argentinean agricultural fields. A number of models were developed to study this phenomenon, including the Universal Soil Loss Equation (USLE) and the Water Erosion Prediction Project (WEPP). Locally, USLE has been adjusted and validated, yet it is necessary to ensure models that allow us to account for sediment production and runoff with a higher level of precision. The objectives of this study were to compare measured and WEPP estimated water runoff and measured sediment yield in runoff plots with those estimated with USLE and WEPP. The study was carried out in Paraná (Argentina), in four runoff plots: bare soil, maize, soybean at 70 and 35 cm between rows. Nash-Sutcliffe index (E), R², confidence interval, and coefficient of variation were used to evaluate the models. Comparing average annual soil loss there were no statistical differences between measured and WEPP estimated values, while USLE overestimated soil loss in continuous corn and bare soil treatments. Likewise, annual sediment estimation results indicated a low efficiency of USLE model for all the treatments (E from -8.94 to 0.14), whereas WEPP showed good to very good efficiency (E from 0.17 to 0.61). Runoff water was successfully estimated using WEPP model for the four treatments evaluated (E from 0.27 to 0.44). USLE failed to predict extreme low and high soil loss values measured in continuous soybean plots. The use of the WEPP physical model allowed to better represent the reality of the water erosion susceptibility for different productive systems of Argentinean pampas region.

La degradación de los suelos por erosión hídrica afecta su potencial productivo. En el área agrícola argentina este problema está magnificado por la presencia de paisajes ondulados, lluvias intensas y elevada frecuencia de soja. Para estudiar este fenómeno se han desarrollado modelos como la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE) y Water Erosion Prediction Project (WEPP). Localmente se ha ajustado y validado USLE, aunque es necesario contar con modelos que estimen con mayor precisión la producción de sedimentos y escurrimiento. Los objetivos de este estudio fueron comparar el escurrimiento medido en parcelas con el estimado por WEPP y la producción de sedimentos en parcelas de escorrentía con la estimada con USLE y WEPP. El estudio se realizó sobre parcelas de escorrentía ubicadas en Paraná (Argentina), en cuatro tratamientos: suelo desnudo, maíz, soja a 70 y a 35 cm entre hileras. Para evaluar los modelos se utilizaron el índice Nash-Sutcliffe (E), el R², el intervalo de confianza y el coeficiente de variación. Al comparar los datos promedios anuales de las parcelas con los estimados mediante WEPP, no se encontró diferencia estadísticamente significativa para ningún tratamiento, mientras que los estimados mediante USLE fueron significativamente mayores en los tratamientos de suelo desnudo y maíz continuo. El modelo físico WEPP presentó muy buena eficiencia en la estimación de la producción de sedimentos (E de 0,17 a 0,61), superior a las predicciones del modelo USLE (E de -8,94 a 0,14) para los cuatro tratamientos. En soja continua, WEPP exhibió alta eficiencia de estimación de sedimentos para altos valores de pérdida de suelo, mientras que USLE en valores extremos bajos y altos los sobre y subestimó, respectivamente. La estimación de escurrimiento con el modelo WEPP fue satisfactoria para los cuatro tratamientos (E de 0,27 a 0,44). El uso del modelo físico WEPP permitió representar mejor la realidad de la susceptibilidad a la erosión hídrica de distintos sistemas productivos de la Región pampeana Argentina.

The current agricultural production is mainly focused in increase crops yield by optimizing soil resource use, in which climate has an important role. Therefore, it is necessary to consider models that simulate adequately climate patterns that affect not only crops growing but also soil erosive process. The climate generator CLIGEN generates storm patterns which are required by many hydrological physical models. For example, the Water Erosion Prediction Project (WEPP) applies the model to a wide range of topographies, vegetation, soil conditions, and weather to estimate sediment production and runoff. CLIGEN model validation is a primary condition for a subsequent inclusion and proper operation of the WEPP model. The objective of this work was to validate CLIGEN climate generator for precipitation and temperature for the weather station of Parana, Entre Rios. The results indicate that the annual, monthly and daily average precipitation was successfully simulated by CLIGEN. The annual maximum, monthly maximum, and monthly minimum temperature showed not significant differences between the observed and estimated data. The CLIGEN model simulated adequately the averaged parameters of all variables of precipitation and temperature. This result indicate that CLIGEN could be used with a high level of confidence to simulate, on a daily, monthly or yearly basis, different climate scenarios to feed models that estimate soil loss, like USLE, RUSLE, and WEPP in our region. The use of CLIGEN in WEPP model could provide reliable data useful to generate climate risk situations of soil water erosion.

Las actividades agropecuarias están generalmente orientadas al aumento de los rendimientos de los cultivos, maximizando el uso del recurso suelo. En este escenario, el clima juega un rol muy importante. Por esto es necesario contar con modelos que simulen adecuadamente los patrones climáticos, tanto para el crecimiento de los cultivos como para el estudio de los procesos erosivos. El generador climático CLIGEN genera patrones de tormenta, insumo necesario para muchos modelos físicos hidrológicos como el Water Erosion Prediction Project (WEPP). Este modelo puede ser aplicado a una amplia gama de topografías, escenarios de vegetación, condiciones del suelo y climas, para estimar producción de sedimentos y escurrimiento. La validación del modelo CLIGEN es una condición primordial para su posterior inclusión y correcto funcionamiento del modelo WEPP. El objetivo de este estudio fue validar el generador climático CLIGEN para la estación meteorológica de Paraná, Entre Ríos con datos de precipitación y temperatura. Los resultados indican que la precipitación promedio anual, mensual y diaria son satisfactoriamente simuladas por CLIGEN. Para las temperaturas máxima anual, máxima mensual y mínima mensual, no se observó diferencia significativa entre los datos medidos y los generados por el modelo. El modelo climático CLIGEN reprodujo en forma satisfactoria los parámetros promedios de todas las variables de precipitación y temperatura. Esto nos permite establecer que CLIGEN podría utilizarse con un elevado nivel de confianza para simular en forma diaria, mensual o anual distintos escenarios climáticos futuros que alimenten modelos que estiman la pérdida de suelos como USLE, RUSLE o WEPP en nuestra región. El uso de CLIGEN en el modelo WEPP podría contribuir a generar distintos escenarios climáticos para poder predecir situaciones de riesgo de erosión hídrica.

Los modelos de estimación de erosión son herramientas útiles para la planificación de sistemas productivos sustentables. El modelo Water Erosion Prediction Project (WEPP) estima erosión laminar y en canalículos, así como la carga y deposición del sedimento, con distribución temporal y espacial. Esto permite estimar no sólo los efectos in situ sino también los efectos fuera del sitio, como ser deposición en cauces de agua, pudiéndose aplicar en estudios ambientales. Si bien este modelo está basado en los procesos físicos que ocurren en el suelo, es preciso realizar ajustes sitio-específicos. El objetivo de este estudio fue ajustar el modelo WEPP, para suelos representativos de la zona agrícola litoral oeste y lomadas del este del Uruguay. Se utilizaron datos de parcelas experimentales de escurrimiento de INIA La Estanzuela y Palo a Pique, y se compararon los valores de erosión estimados por WEPP y USLE/RUSLE con los medidos en términos de promedios anuales. Además se contrastó la erosión estimada con WEPP con la medida a escala anual. WEPP estimó la erosión de ambos sitios con alto nivel de precisión, comparable al de USLE (R²=0,97 y 0,98 respectivamente). El índice Nash-Sutcliffe de 0,92 indica que su desempeño es muy bueno. Para continuar esta línea de investigación resulta necesario realizar medidas de variables físicas del suelo o desarrollar ecuaciones de pedotransferencia alternativas.

Erosion estimation models are helpful tools for planning sustainable agriculture systems. The model Water Erosion Prediction Project (WEPP) estimates rill and interrill erosion, as well as sediment load and deposition, including temporal and spatial distribution. This enables the estimation of both in-site and off-site effects such as deposition in water bodies, making it useful for environmental studies. Although this model is based on the physical processes that occur in the soil, site-specific adjustments are needed. The aim of this study was to adjust the WEPP model for the representative Uruguayan agriculture soils of the West coast and East rolling plains. We used the data base of the runoff plots from INIA La Estanzuela y Palo a Pique, and we compared erosion values estimated with WEPP and those estimated with USLE/RUSLE, in terms of annual means. In addition, erosion estimated with WEPP was compared with the data measured at an annual scale. WEPP estimated erosion with high precision in both sites, comparable to USLE (R²=0.97 y 0.98 respectively). A Nash-Sutcliffe value of 0.92 indicates a very good performance. To continue this research line, measures of local soil physical variables or the development of alternative pedotransfer equations will be needed.